KR20220051805A - 보트 반입 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

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신고 히시야
히로아키 이케가와
폴커 헤멜
베른하르트 초벨
성덕 손
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 하지막의 산화를 억제한 상태로 성막할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 개시의 일 양태에 의한 보트 반입 방법은, 기판을 보유 지지한 보트를 처리 용기 내에 반입하는 방법이며, 상기 처리 용기 내에 환원성 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내에 상기 환원성 가스가 존재하는 상태로 상기 보트를 상기 처리 용기 내에 반입하는 공정을 갖는다.

Description

보트 반입 방법 및 열처리 장치{BOAT CARRY-IN METHOD AND HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 개시는, 보트 반입 방법 및 열처리 장치에 관한 것이다.
처리 용기를 구성하는 외통과 내통으로 형성되는 간극으로부터 내통 내로 N2 가스를 공급하면서, 웨이퍼를 적재한 보트를 내통 내에 장입하고, 처리 용기 내를 기밀하게 밀봉한 후, 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2002-280385호 공보
본 개시는, 하지막의 산화를 억제한 상태로 성막할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 보트 반입 방법은, 기판을 보유 지지한 보트를 처리 용기 내에 반입하는 방법이며, 상기 처리 용기 내에 환원성 가스를 공급하는 공정과, 상기 처리 용기 내에 상기 환원성 가스가 존재하는 상태로 상기 보트를 상기 처리 용기 내에 반입하는 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 하지막의 산화를 억제한 상태로 성막할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 열처리 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 2는 실시 형태의 열처리 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 3은 실시 형태의 열처리 장치의 열처리로의 일례를 도시하는 개략도.
도 4는 실시 형태의 보트 반입 방법의 일례를 도시하는 흐름도.
도 5는 실시 형태의 보트 반입 방법을 실시했을 때의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.
〔열처리 장치〕
도 1 및 도 2를 참조하여, 실시 형태의 열처리 장치의 일례에 대하여 설명한다.
열처리 장치(1)는, 장치의 외장체를 구성하는 하우징(2)에 수용되어 구성된다. 하우징(2) 내에는, 캐리어 반송 영역 A1과, 웨이퍼 반송 영역 A2가 형성되어 있다. 캐리어 반송 영역 A1과 웨이퍼 반송 영역 A2는, 격벽(4)에 의해 구획되어 있다. 격벽(4)에는, 캐리어 반송 영역 A1과 웨이퍼 반송 영역 A2를 연통시켜, 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송구(6)가 마련되어 있다. 반송구(6)는, FIMS(Front-Opening Interface Mechanical Standard) 규격에 따른 도어 기구(8)에 의해 개폐된다. 도어 기구(8)에는, 덮개 개폐 장치(7)의 구동 기구가 접속되어 있고, 구동 기구에 의해 도어 기구(8)는 전후 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어, 반송구(6)가 개폐된다.
이하, 캐리어 반송 영역 A1 및 웨이퍼 반송 영역 A2의 배열 방향을 전후 방향이라고 하고, 전후 방향에 수직인 수평 방향을 좌우 방향이라고 한다.
캐리어 반송 영역 A1은, 대기 분위기 하에 있는 영역이다. 캐리어 반송 영역 A1은, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼(W)」라고 한다.)가 수납된 캐리어 C를, 열처리 장치(1) 내의 후술하는 요소 사이에서 반송하는, 외부로부터 열처리 장치(1) 내로 반입하거나, 또는 열처리 장치(1)로부터 외부로 반출하는 영역이다. 캐리어 C는, 예를 들어 FOUP(Front-Opening Unified Pod)여도 된다. FOUP 내의 청정도가 소정의 레벨로 유지됨으로써, 웨이퍼(W)의 표면으로의 이물의 부착이나 자연 산화막의 형성을 방지할 수 있다. 캐리어 반송 영역 A1은, 제1 반송 영역(10)과, 제1 반송 영역(10)의 후방(웨이퍼 반송 영역 A2측)에 위치하는 제2 반송 영역(12)으로 구성된다.
제1 반송 영역(10)에는, 일례로서 상하에 2단(도 1 참조), 또한 각 단 좌우에 2개(도 2 참조)의 로드 포트(14)가 마련되어 있다. 로드 포트(14)는, 캐리어 C가 열처리 장치(1)에 반입된 때, 캐리어 C를 받아들이는 반입용의 적재대이다. 로드 포트(14)는, 하우징(2)의 벽이 개방된 개소에 마련되어, 외부로부터 열처리 장치(1)로의 액세스가 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 열처리 장치(1)의 외부에 마련된 반송 장치(도시하지 않음)에 의해, 로드 포트(14) 위로의 캐리어 C의 반입 및 적재와, 로드 포트(14)로부터 외부로의 캐리어 C의 반출이 가능하게 되어 있다. 또한, 로드 포트(14)는, 예를 들어 상하에 2단 존재하기 때문에, 양쪽에서의 캐리어 C의 반입 및 반출이 가능하게 되어 있다. 로드 포트(14)의 하단에는, 캐리어 C를 보관할 수 있도록 하기 위해, 스토커(16)가 구비되어 있어도 된다. 로드 포트(14)의 캐리어 C를 적재하는 면에는, 캐리어 C를 위치 결정하는 위치 결정 핀(18)이, 예를 들어 3개소에 마련되어 있다. 또한, 로드 포트(14) 위에 캐리어 C를 적재한 상태에 있어서, 로드 포트(14)가 전후 방향으로 이동 가능하게 구성되어도 된다.
제2 반송 영역(12)의 하부에는, 상하 방향으로 배열하여 2개(도 1 참조)의 FIMS 포트(24)가 배치되어 있다. FIMS 포트(24)는, 캐리어 C 내의 웨이퍼(W)를, 웨이퍼 반송 영역 A2 내의 후술하는 열처리로(100)에 대하여 반입 및 반출할 때, 캐리어 C를 보유 지지하는 보유 지지대이다. FIMS 포트(24)는, 전후 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. FIMS 포트(24)의 캐리어 C를 적재하는 면에도, 로드 포트(14)와 마찬가지로, 캐리어 C를 위치 결정하는 위치 결정 핀(18)이, 3개소에 마련되어 있다.
제2 반송 영역(12)의 상부에는, 캐리어 C를 보관하는 스토커(16)가 마련되어 있다. 스토커(16)는, 예를 들어 3단의 선반에 의해 구성되어 있고, 각각의 선반에는, 좌우 방향으로 2개 이상의 캐리어 C를 적재할 수 있다. 또한, 제2 반송 영역(12)의 하부이며, 캐리어 적재대가 배치되어 있지 않은 영역에도, 스토커(16)를 배치하는 구성이어도 된다.
제1 반송 영역(10)과 제2 반송 영역(12) 사이에는, 로드 포트(14), 스토커(16) 및 FIMS 포트(24) 사이에서 캐리어 C를 반송하는 캐리어 반송 기구(30)가 마련되어 있다.
캐리어 반송 기구(30)는, 제1 가이드(31)와, 제2 가이드(32)와, 이동부(33)와, 암부(34)와, 핸드부(35)를 구비하고 있다. 제1 가이드(31)는, 상하 방향으로 연신되도록 구성되어 있다. 제2 가이드(32)는, 제1 가이드(31)에 접속되어, 좌우 방향으로 연신되도록 구성되어 있다. 이동부(33)는, 제2 가이드(32)로 유도되면서 좌우 방향으로 이동하도록 구성되어 있다. 암부(34)는, 1개의 관절과 2개의 암부를 갖고, 이동부(33)에 마련된다. 핸드부(35)는, 암부(34)의 선단에 마련되어 있다. 핸드부(35)에는, 캐리어 C를 위치 결정하는 핀(18)이, 3개소에 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 영역 A2는, 캐리어 C로부터 웨이퍼(W)를 취출하여, 각종 처리를 실시하는 영역이다. 웨이퍼 반송 영역 A2는, 웨이퍼(W)에 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위해, 불활성 가스 분위기, 예를 들어 질소(N2) 가스 분위기로 되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼 반송 영역 A2의 산소(O2) 가스 농도는, 예를 들어 30ppm보다 작아지도록 유지된다. 웨이퍼 반송 영역 A2에는, 하단이 노구로서 개구된 종형의 열처리로(100)가 마련되어 있다.
열처리로(100)는, 웨이퍼(W)를 수용 가능하고, 웨이퍼(W)의 열처리를 행하기 위한 석영제의 원통 형상의 처리 용기(110)를 갖는다. 처리 용기(110)의 주위에는 원통 형상의 히터(180)가 배치되고, 히터(180)의 가열에 의해 수용한 웨이퍼(W)의 열처리가 행해진다. 처리 용기(110)의 하방에는, 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 셔터는, 웨이퍼 보트(50)가 열처리로(100)로부터 반출되고, 다음의 웨이퍼 보트(50)가 반입될 때까지 동안, 열처리로(100)의 하단에 덮개를 덮기 위한 도어이다. 열처리로(100)의 하방에는, 웨이퍼 보트(50)가 보온통(52)을 통해 덮개(54) 위에 적재되어 있다. 바꾸어 말하면, 덮개(54)는, 웨이퍼 보트(50)의 하방에, 웨이퍼 보트(50)와 일체로서 마련되어 있다.
웨이퍼 보트(50)는, 예를 들어 석영제이고, 대구경(예를 들어, 직경이 300㎜ 또는 450㎜)의 웨이퍼(W)를, 상하 방향으로 소정 간격을 갖고 대략 수평하게 다단에 보유 지지하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 보트(50)에 수용되는 웨이퍼(W)의 매수는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 50 내지 200매여도 된다. 덮개(54)는, 승강 기구(56)(도 3)에 지지되어 있고, 승강 기구(56)에 의해 웨이퍼 보트(50)가 열처리로(100)에 대하여 반입 또는 반출된다. 웨이퍼 보트(50)와 반송구(6) 사이에는, 웨이퍼 반송 장치(60)가 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(60)는, FIMS 포트(24) 위에 보유 지지된 캐리어 C와 웨이퍼 보트(50) 사이에서 웨이퍼(W)의 이동 탑재를 행한다. 웨이퍼 반송 장치(60)는, 가이드 기구(61)와, 이동체(62)와, 포크(63)와, 승강 기구(64)와, 회전 기구(65)를 갖는다. 가이드 기구(61)는 직육면체 형상이다. 가이드 기구(61)는, 연직 방향으로 연장되는 승강 기구(64)에 설치되어, 승강 기구(64)에 의해 연직 방향으로의 이동이 가능함과 함께, 회전 기구(65)에 의해 회동이 가능하게 구성되어 있다. 이동체(62)는, 가이드 기구(61) 위에 길이 방향을 따라 진퇴 이동 가능하게 마련되어 있다. 포크(63)는, 이동체(62)를 통해 설치되는 이동 탑재기이고, 복수매(예를 들어, 5매) 마련되어 있다. 복수매의 포크(63)를 가짐으로써, 복수매의 웨이퍼(W)를 동시에 이동 탑재할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 반송에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 단, 포크(63)는 1매여도 된다.
웨이퍼 반송 영역 A2의 천장부 또는 측벽부에는, 필터 유닛(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 된다. 필터 유닛으로서는, HEPA 필터(High Efficiency Particulate Air Filter), ULPA 필터(Ultra-Low Penetration Air Filter) 등을 들 수 있다. 필터 유닛을 마련함으로써, 웨이퍼 반송 영역 A2에 청정 공기를 공급할 수 있다.
또한, 열처리 장치(1)에는, 열처리 장치(1)의 전체의 제어를 행하는 제어부(90)가 마련되어 있다. 제어부(90)는, 레시피에 따라, 레시피에 나타난 다양한 처리 조건 하에서 열처리가 행해지도록, 열처리 장치(1) 내의 다양한 기기의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(90)는, 열처리 장치(1) 내에 마련된 다양한 센서로부터의 신호를 수신함으로써, 웨이퍼(W)의 위치 등을 파악하여, 프로세스를 진행시키는 시퀀스 제어를 행한다.
제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 연산 수단 및 기억 수단을 구비한다. 제어부(90)는, 프로그램이 기억된 기억 매체로부터 레시피의 처리를 행하는 프로그램을 인스톨하여, 레시피의 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터로서 구성되어도 된다. 또한, 제어부(90)는, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 전자 회로로서 구성되어도 된다.
〔열처리로〕
도 3을 참조하여, 실시 형태의 열처리 장치(1)의 열처리로(100)의 일례에 대하여 설명한다.
열처리로(100)는, 전체적으로 세로로 긴 연직 방향으로 연장된 형상을 갖는다. 열처리로(100)는, 세로로 길고 연직 방향으로 연장된 처리 용기(110)를 갖는다.
처리 용기(110)는, 예를 들어 석영, 탄화 규소 등의 내열 재료에 의해 형성된다. 처리 용기(110)는, 예를 들어 원통 형상의 내부관(111)과, 내부관(111)의 외측에 동심적으로 적재된 천장이 있는 외부관(112)의 이중관 구조를 갖는다. 처리 용기(110)의 하단부는, 예를 들어 스테인리스강제의 매니폴드(120)에 의해 기밀하게 보유 지지된다.
매니폴드(120)는, 예를 들어 베이스 플레이트(도시하지 않음)에 고정된다. 매니폴드(120)에는, 인젝터(130, 140) 및 배기구(150)가 마련되어 있다.
인젝터(130)는, 매니폴드(120)를 관통하여 내부관(111)의 하방으로부터 내부관(111) 내에 삽입되고, L자 형상으로 굴곡하여 내부관(111)의 측벽을 따라 상방으로 연장된다. 인젝터(130)는, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 인젝터(130)는, 처리 용기(110) 외부에 있는 단부가 배관(132)을 통해 가스원(131)에 접속되어 있다. 인젝터(130)에는, 가스원(131)으로부터 배관(132)을 통해 처리 가스가 도입된다. 배관(132)에는, 유량 제어기(133), 밸브(134) 등(모두 도시하지 않음)이 마련되어 있다. 인젝터(130)는, 내부관(111) 내에 있는 단부가 개구되어 있다. 인젝터(130)는, 가스원(131)으로부터 도입되는 처리 가스를 개구로부터 내부관(111) 내에 공급한다. 또한, 인젝터(130)는, L자 형상으로 굴곡하지 않고 내부관(111) 내로 수평하게 연장되는 형상이어도 된다. 또한, 인젝터(130)는, 내부관(111) 내에 있는 단부의 개구가 다공질체로 덮이고, 다공질체의 세공으로부터 처리 가스를 토출하는 형태여도 된다. 이에 의해, 처리 가스가 내부관(111) 내에 골고루 퍼지기 때문에, 내부관(111) 내에 있어서의 처리 가스의 농도의 변동이 작아진다.
인젝터(140)는, 매니폴드(120)를 관통하여 외부관(112)의 하방으로부터 내부관(111)과 외부관(112) 사이에 삽입되어, L자 형상으로 굴곡하여 내부관(111) 및 외부관(112)의 측벽을 따라 상방으로 연장된다. 인젝터(140)는, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 인젝터(140)는, 처리 용기(110) 외부에 있는 단부가 배관(142)을 통해 가스원(141)에 접속되어 있다. 인젝터(140)에는, 가스원(141)으로부터 배관(142)을 통해 처리 가스가 도입된다. 배관(142)에는, 유량 제어기(143), 밸브(144) 등(모두 도시하지 않음)이 마련되어 있다. 인젝터(140)는, 내부관(111)과 외부관(112) 사이에 있는 단부가 개구되어 있다. 인젝터(140)는, 가스원(141)으로부터 도입되는 처리 가스를 개구로부터 내부관(111)과 외부관(112) 사이에 공급한다. 또한, 인젝터(140)는, L자 형상으로 굴곡하지 않고 내부관(111) 내에서 수평하게 연장되는 형상이어도 된다.
처리 가스는, 성막 가스, 에칭 가스, 클리닝 가스, 퍼지 가스, 환원성 가스를 포함한다. 성막 가스는, 처리 용기(110) 내에 수용된 웨이퍼(W)에 막을 형성하기 위한 가스이고, 예를 들어 규소(Si)나 금속을 포함하는 원료 가스, 해당 원료 가스를 산화하는 산화 가스 및 해당 원료 가스를 질화하는 질화 가스의 적어도 하나를 포함한다. 에칭 가스는, 처리 용기(110) 내에 수용된 웨이퍼(W)에 형성된 막을 에칭하기 위한 가스이고, 예를 들어 불소(F), 염소(Cl) 등의 할로겐을 포함하는 가스를 들 수 있다. 클리닝 가스는, 처리 용기(110) 내에 퇴적한 퇴적물을 에칭하여 제거하기 위한 가스이고, 예를 들어 에칭 가스와 동일한 가스여도 된다. 퍼지 가스는, 처리 용기(110) 내에 잔존하는 가스를 퍼지하기 위한 가스이고, 예를 들어 질소(N2) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 들 수 있다. 환원성 가스는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때 해당 처리 용기(110) 내에 공급되는 가스이고, 예를 들어 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스인 포밍 가스여도 된다. 단, 환원성 가스는, 수소와 불활성 가스의 혼합 가스이면 되고, 예를 들어 수소와 아르곤(Ar) 등의 희가스의 혼합 가스여도 된다.
배기구(150)는, 처리 용기(110) 내를 배기한다. 배기구(150)에는, 배기관(151)이 접속되어 있다. 배기관(151)에는, 처리 용기(110) 내를 감압 제어 가능한 배기 밸브(152), 진공 펌프(153) 등이 개재 설치되어 있다. 배기 밸브(152)는, 예를 들어 개방도 가변 밸브를 포함한다. 진공 펌프(153)는, 예를 들어 드라이 펌프, 터보 분자 펌프를 포함한다.
매니폴드(120)의 하단부에는, 노구(121)가 형성되어 있다. 노구(121)에는, 예를 들어 스테인리스강제의 원반 형상의 덮개(54)가 마련되어 있다.
덮개(54)는, 승강 기구(56)에 의해 승강 가능하게 마련되어 있고, 노구(121)를 기밀하게 밀봉 가능하게 구성되어 있다. 덮개(54) 위에는, 예를 들어 석영제의 단열판으로 구성되는 보온통(52)을 통해 웨이퍼 보트(50)가 적재되어 있다.
웨이퍼 보트(50)는, 승강 기구(56)를 사용하여, 덮개(54)를 상승시킴으로써 처리 용기(110) 내로 반입되어, 처리 용기(110) 내에 수용된다. 또한, 웨이퍼 보트(50)는, 덮개(54)를 하강시킴으로써 처리 용기(110) 내로부터 반출된다. 웨이퍼 보트(50)는, 길이 방향으로 복수의 슬롯(지지 홈)을 갖는 홈 구조를 갖고, 웨이퍼(W)는 각각 수평 상태로 상하에 간격을 두고 슬롯에 적재된다. 웨이퍼 보트(50)에 적재되는 복수의 웨이퍼는, 하나의 뱃치를 구성하여, 뱃치 단위로 각종 열처리가 실시된다.
처리 용기(110)의 주위에는, 원통 형상의 히터(180)가 배치되어 있다. 히터(180)는, 처리 용기(110) 내에 수용된 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다.
또한, 도 3에 도시되는 열처리로(100)에서는, 2개의 인젝터(130, 140)를 구비하는 경우를 설명했지만, 인젝터의 개수는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인젝터는 1개여도 되고, 3개 이상이어도 된다.
그런데, 열처리로(100)에 의해, 금속막을 포함하는 표면을 갖는 웨이퍼(W)에 소정의 막을 성막하는 경우, 처리 용기(110) 내가 고온(예를 들어, 100℃ 내지 530℃)이면, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때 금속막이 산화되는 경우가 있다.
금속막의 산화를 억제하는 방법으로서는, 예를 들어 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 고속으로 반입하고, 또한 반입한 후에 즉시 처리 용기(110) 내를 진공화하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 웨이퍼 보트(50)에 보유 지지되어 있는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(50)와 접촉하는 부분에 있어서, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 보트(50)의 열팽창의 차에 의한 마찰이 발생하여, 해당 마찰에 기인하는 파티클이 웨이퍼(W) 위에 부착된다는 과제가 있다.
웨이퍼(W) 위로의 파티클을 억제하는 방법으로서는, 예를 들어 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때의 처리 용기(110) 내에 온도를 저온(예를 들어, 실온)으로 함으로써, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 보트(50)의 열팽창을 억제하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입한 후에 처리 용기(110) 내의 온도를 소정의 막을 성막할 때의 온도까지 승온하는 데 필요로 하는 시간이 길어지기 때문에, 생산성이 악화된다는 과제가 있다.
실시 형태에서는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 보트(50)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화를 억제한다. 이하, 실시 형태의 보트 반입 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
〔보트 반입 방법〕
도 4를 참조하여, 실시 형태의 보트 반입 방법의 일례에 대하여 설명한다. 실시 형태의 보트 반입 방법에서는, 처리 용기(110) 내가 고온(예를 들어, 100℃ 내지 530℃)의 상태로, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입하는 경우를 예시하여 설명한다. 이하에는, 웨이퍼(W)의 표면에 금속막이 형성되어 있는 경우를 설명하지만, 금속막 이외의 막이 형성되어 있는 경우에도 실시 형태의 보트 반입 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 표면에 질화막, 실리콘막 등, 산소에 노출되면 산화되기 쉬운 막이 형성되어 있는 경우에 적합하다.
먼저, 제어부(90)는, 배기 밸브(152)를 폐쇄함으로써, 진공 펌프(153)에 의한 배기관(151)을 통한 처리 용기(110) 내의 배기를 정지한다(배기 정지 공정 S1). 단, 배기 정지 공정 S1은 생략해도 된다.
계속해서, 제어부(90)는, 밸브(144)를 개방함으로써, 인젝터(140)로부터 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 공급한다(환원성 가스 공급 공정 S2). 이에 의해, 처리 용기(110) 내가 환원성 분위기로 된다. 환원성 가스 공급 공정 S2에서는, 제어부(90)는, 유량 제어기(143)를 제어하여 인젝터(140)로부터 처리 용기(110) 내에 공급하는 환원성 가스의 유량을 조정함으로써, 처리 용기(110)의 내부를 외부(웨이퍼 반송 영역 A2)보다도 고압으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 반입 공정 S3에 있어서 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입 할 때, 처리 용기(110)의 외부 분위기가 처리 용기(110) 내에 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 환원성 가스는, 예를 들어 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 가스인 포밍 가스여도 된다. 단, 환원성 가스는, 수소와 불활성 가스의 혼합 가스이면 되고, 예를 들어 수소와 아르곤(Ar) 등의 희가스의 혼합 가스여도 된다. 환원성 가스에 포함되는 수소는, 질소, 희가스 등의 불활성 가스보다도 가벼운 기체이기 때문에, 처리 용기(110) 내에 고이기 쉽다. 그 때문에, 환원성 가스로서 수소와 불활성 가스의 혼합 가스를 사용함으로써, 용이하게 처리 용기(110) 내를 환원성 분위기로 유지할 수 있다.
또한, 환원성 가스 공급 공정 S2에서는, 제어부(90)는, 인젝터(140) 대신에 인젝터(130)로부터 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 공급해도 되고, 인젝터(130) 및 인젝터(140)로부터 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 공급해도 된다. 또한, 환원성 가스 공급 공정 S2는, 예를 들어 배기 정지 공정 S1 전에 행해도 되고, 배기 정지 공정 S1과 동시에 행해도 된다.
계속해서, 제어부(90)는, 승강 기구(56)를 제어하여, 덮개(54)를 상승시킴으로써, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입한다(반입 공정 S3). 이때, 처리 용기(110) 내가 환원성 분위기이므로, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화를 억제할 수 있다.
계속해서, 제어부(90)는, 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정되었는지 여부를 판정한다(온도 판정 공정 S4). 예를 들어, 온도 판정 공정 S4에서는, 제어부(90)는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입하고 나서 설정 시간이 경과한 경우, 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정되었다고 판정한다. 설정 시간은, 예를 들어 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때의 처리 용기(110) 내의 온도에 따라 정해지는 시간이고, 예비 실험 등에 의해 산출된다. 또한 예를 들어, 온도 판정 공정 S4에서는, 제어부(90)는, 방사 온도계 등에 의해, 처리 용기(110) 내에 반입된 웨이퍼 보트(50)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 온도를 측정하고, 측정한 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정된 경우, 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정되었다고 판정해도 된다. 온도 판정 공정 S4에 있어서, 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정되었다고 판정한 경우, 제어부(90)는 처리를 진공화 공정 S5로 진행시킨다. 한편, 온도 판정 공정 S4에 있어서, 웨이퍼(W)의 온도가 처리 용기(110) 내의 온도로 안정되어 있지 않다고 판정한 경우, 제어부(90)는 온도 판정 공정 S4를 계속한다.
계속해서, 제어부(90)는, 배기 밸브(152)를 개방함으로써, 진공 펌프(153)에 의해 배기관(151)을 통해 처리 용기(110) 내를 배기하여, 처리 용기(110) 내를 진공화하고(진공화 공정 S5), 처리를 종료한다.
이상에 의해, 표면에 금속막이 형성된 웨이퍼(W)를 보유 지지한 웨이퍼 보트(50)를 고온의 처리 용기(110) 내에 반입한 후, 처리 용기(110) 내에 있어서 금속막 위에 소정의 막의 성막이 실시된다.
이상에 설명한 실시 형태의 보트 반입 방법에 의하면, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 공급하는 환원성 가스 공급 공정 S2와, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스가 존재하는 상태로 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입하는 반입 공정 S3을 갖는다. 이에 의해, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때, 웨이퍼 보트(50)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화가 환원성 가스의 작용에 의해 억제된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화를 억제한 상태로, 금속막 위에 소정의 막을 성막할 수 있다.
또한, 실시 형태의 보트 반입 방법에 의하면, 환원성 가스 공급 공정 S2에 있어서, 처리 용기(110)의 내부를 외부보다도 고압으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 반입 공정 S3에 있어서 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때, 처리 용기(110)의 외부 분위기가 처리 용기(110) 내에 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화를 특히 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태의 보트 반입 방법에 의하면, 환원성 가스 공급 공정 S2에 있어서, 내부관(111) 내에 있는 단부의 개구가 다공질체로 덮이고, 해당 다공질체의 세공으로부터 환원성 가스를 토출하는 인젝터(140)에 의해, 환원성 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 환원성 가스가 내부관(111) 내에 골고루 퍼지기 때문에, 내부관(111) 내에 있어서의 환원성 가스의 농도의 변동이 작아진다.
또한, 실시 형태의 보트 반입 방법에 의하면, 환원성 가스 공급 공정 S2 전에, 처리 용기(110) 내의 배기를 정지하는 배기 정지 공정 S1을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스가 충만된다. 그 때문에, 환원성 가스의 사용량을 억제하면서, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 금속막의 산화를 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태의 보트 반입 방법에 의하면, 반입 공정 S3 후, 웨이퍼(W)의 온도가 안정된 후에, 처리 용기(110) 내를 진공화하는 진공화 공정 S5를 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 보트(50)의 열팽창의 차에 의한 마찰의 발생이 억제되어, 해당 마찰에 기인하는 파티클이 웨이퍼(W) 위에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
〔실시예〕
도 5를 참조하여, 실시 형태의 보트 반입 방법에 의한 효과를 확인하기 위해 실시한 실시예에 대하여 설명한다. 실시예에서는, 전술한 실시 형태의 보트 반입 방법에 의해, 표면에 금속막이 형성된 웨이퍼(W)를 보유 지지한 웨이퍼 보트(50)를 고온의 처리 용기(110) 내에 반입한 후, 처리 용기(110) 내에 있어서 금속막 위에 폴리실리콘막을 성막했다. 실시예에서는, 실시 형태의 보트 반입 방법의 환원성 가스 공급 공정 S2에 있어서, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스로서 포밍 가스(수소 4％, 질소 96％)를 50slm의 유량으로 공급했다. 또한, 비교를 위해, 실시예에서 사용한 환원성 가스를 N2 가스로 변경한 것 이외는 실시예와 동일한 방법으로 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입한 후, 금속막 위에 폴리실리콘막을 성막했다.
또한, 실시예 및 비교예에 있어서 금속막 위에 성막한 폴리실리콘막의 막 두께를 측정했다. 도 5는, 실시 형태의 보트 반입 방법을 실시했을 때의 결과를 비교예와 함께 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 횡축은 웨이퍼 보트(50)에 있어서의 위치(보트 위치)를 나타내고, 종축은 폴리실리콘막의 막 두께를 나타낸다. 도 5에서는, 보트 위치로서, 웨이퍼 보트(50)의 상부(TOP), 웨이퍼 보트(50)의 상하 방향에 있어서의 중심부(CTR), 웨이퍼 보트(50)의 하부(BTM)의 각각에 있어서, 웨이퍼(W)의 중심 및 단부의 폴리실리콘막의 막 두께를 측정한 결과를 나타낸다. 도 5에 있어서, 실선은 실시예의 결과를 나타내고, 파선은 비교예의 결과를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비교예에서는, 모든 보트 위치(TOP, CTR, BTM)에 있어서, 웨이퍼(W)의 단부의 폴리실리콘막의 막 두께가 웨이퍼(W)의 중심의 폴리실리콘막의 막 두께에 비하여 대폭 얇게 되어 있다. 이것은, 비교예에서는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때, 웨이퍼 보트(50)의 주위로부터의 복사에 의해 웨이퍼(W)의 단부에 형성된 금속막이 산화되어, 폴리실리콘막을 성막한 때의 인큐베이션 타임이 길어졌기 때문이라고 생각된다.
이에 비해, 실시예에서는, 비교예에 비해, 모든 보트 위치(TOP, CTR, BTM)에 있어서, 웨이퍼(W)의 단부에서의 폴리실리콘막의 막 두께의 저하가 억제되어 있다. 이것은, 실시예에서는, 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입할 때의 웨이퍼(W)의 단부에 형성된 금속막의 산화가 환원성 가스의 작용에 의해 억제되어, 폴리실리콘막을 성막했을 때의 인큐베이션 타임이 짧아졌기 때문이라고 생각된다.
이 결과로부터, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 충만시킨 상태로 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입함으로써, 웨이퍼(W)의 단부의 금속막의 산화가 억제되어, 웨이퍼(W)면 내에서의 폴리실리콘막의 막 두께의 균일성이 향상되는 것이 나타났다.
또한, 실시예에서는, 폴리실리콘막의 막 두께가 보트 위치(TOP, CTR, BTM)에 구애되지 않고 대략 동일하게 되어 있다. 이에 비해, 비교예에서는, 폴리실리콘막의 막 두께가 보트 위치(TOP, CTR, BTM)에 따라 다르다. 이것은, 실시예에서는, 비교예에 비해, 모든 보트 위치에 있어서 금속막의 산화가 억제되어 있기 때문이라고 생각된다.
이 결과로부터, 처리 용기(110) 내에 환원성 가스를 충만시킨 상태로 웨이퍼 보트(50)를 처리 용기(110) 내에 반입함으로써, 웨이퍼(W)에 형성된 금속막의 산화가 억제되어, 웨이퍼(W) 사이에서의 폴리실리콘막의 막 두께의 균일성이 향상되는 것이 나타났다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 승강 기구(56)는 반송 기구의 일례이고, 웨이퍼 보트(50)는 보트의 일례이고, 웨이퍼(W)는 기판의 일례이다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 처리 용기(110)가 이중관 구조인 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 용기(110)는 단관 구조여도 된다.
상기한 실시 형태에서는, 기판이 웨이퍼(W)인 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판은 플랫 패널 디스플레이(FPD: Flat Panel Display)용의 대형 기판, 유기 EL 패널용의 기판, 태양 전지용의 기판이어도 된다.

Claims (10)

  1. 기판을 보유 지지한 보트를 처리 용기 내에 반입하는 방법이며,
    상기 처리 용기 내에 환원성 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에 상기 환원성 가스가 존재하는 상태로 상기 보트를 상기 처리 용기 내에 반입하는 공정을 갖는, 보트 반입 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급하는 공정에 있어서, 상기 처리 용기의 내부를 외부보다도 고압으로 하는, 보트 반입 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공급하는 공정에 있어서, 다공질체로 덮인 개구를 갖는 인젝터에 의해 상기 환원성 가스를 공급하는, 보트 반입 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원성 가스는 포밍 가스인, 보트 반입 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급하는 공정 전에 상기 처리 용기 내의 배기를 정지하는 공정을 더 갖는, 보트 반입 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반입하는 공정에 있어서, 상기 처리 용기 내는 가열되어 있고,
    상기 반입하는 공정 후에 상기 기판의 온도가 안정되었는지 여부를 판정하는 공정을 더 갖는, 보트 반입 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 판정하는 공정에 있어서 상기 기판의 온도가 안정되었다고 판정된 경우에 행해지고, 상기 처리 용기 내를 진공화하는 공정을 더 갖는, 보트 반입 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보트는, 상기 처리 용기의 길이 방향을 따라 복수의 기판을 다단으로 보유 지지하는, 보트 반입 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 금속막, 실리콘막 및 질화막의 적어도 하나를 포함하는 표면을 갖는, 보트 반입 방법.
  10. 기판을 보유 지지한 보트를 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 환원성 가스를 공급하는 인젝터와,
    상기 처리 용기 내에 보트를 반입하는 반송 기구와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 처리 용기 내에 환원성 가스를 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에 상기 환원성 가스가 존재하는 상태로 상기 보트를 상기 처리 용기 내에 반입하는 공정을 실시하도록 상기 반송 기구를 제어하도록 구성되는, 열처리 장치.
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